湿度传感器(15周)

1、1 湿度传感器湿度传感器 应用领域：应用领域：精密仪器、半导体集成电路与元器件生产，精密仪器、半导体集成电路与元器件生产， 气象预报、医疗卫生、食品加工等行业。气象预报、医疗卫生、食品加工等行业。 湿度传感器依据使用材料分类：湿度传感器依据使用材料分类： 电解质型电解质型：氯化锂为例，在绝缘基板上制作一对电极，：氯化锂为例，在绝缘基板上制作一对电极， 涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子导电，涂上氯化锂盐胶膜。氯化锂极易潮解，并产生离子导电， 随湿度升高而电阻减小。随湿度升高而电阻减小。 陶瓷型陶瓷型：一般以金属氧化物为原料，制成多孔陶瓷。利：一般以金属氧化物为原料，制成多孔陶瓷。利

2、用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。用多孔陶瓷的阻值对空气中水蒸气的敏感特性而制成。 高分子型高分子型：在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极，通过浸：在玻璃等绝缘基板上蒸发梳状电极，通过浸 渍或涂覆，使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。渍或涂覆，使其在基板上附着一层有机高分子感湿膜。 单晶半导体型单晶半导体型：所用材料主要是硅单晶，制成二极管湿：所用材料主要是硅单晶，制成二极管湿 敏器件，其特点是易于和半导体电路集成在一起。敏器件，其特点是易于和半导体电路集成在一起。 2 3 4 一、湿度表示法一、湿度表示法 湿度：湿度：空气中含有水蒸气的量。空气中含有水蒸气的量。 主要有主要有质量百

3、分比质量百分比、体积百分比体积百分比、相对湿度相对湿度和和绝对绝对 湿度湿度、露点露点(霜点霜点)等表示法。等表示法。 1 1、质量百分比和体积百分比、质量百分比和体积百分比 质量为质量为M的混合气体中，若含水蒸气的质量为的混合气体中，若含水蒸气的质量为m，则，则 质量百分比为：质量百分比为： v/V100 这两种方法统称为水蒸气百分含量法。这两种方法统称为水蒸气百分含量法。 m/M100 在体积为在体积为V的混合气体中，若含水蒸气的体积为的混合气体中，若含水蒸气的体积为v， 则体积百分比为：则体积百分比为： 5 2 2、相对湿度和绝对湿度、相对湿度和绝对湿度 水蒸气压：水蒸气压：在一定的温度

4、条件下，在一定的温度条件下，混合气体混合气体中的水蒸中的水蒸 气分压气分压(p)。 饱和蒸气压：饱和蒸气压：在同一温度下，混合气体中所含水蒸气在同一温度下，混合气体中所含水蒸气 分压的最大值分压的最大值(ps)。温度越高，饱和水蒸气压越大。温度越高，饱和水蒸气压越大。 相对湿度：相对湿度：在某一温度下，水蒸气压同饱和蒸气压的在某一温度下，水蒸气压同饱和蒸气压的 百分比。百分比。 绝对湿度：绝对湿度：单位体积内，空气里所含水蒸气的质量。单位体积内，空气里所含水蒸气的质量。 %100 s p p RH V m v m水蒸气质量；水蒸气质量；V空气的总体积；空气的总体积； v绝对湿度。绝对湿度。 如

5、果把待测空气看作是由水蒸气和干燥空气组成的二元如果把待测空气看作是由水蒸气和干燥空气组成的二元 理想混合气体，理想混合气体， RT pM v P：空气中水蒸气分压；：空气中水蒸气分压；M：水蒸气的摩尔质量：水蒸气的摩尔质量 R：理想气体常数；：理想气体常数； T：空气的绝对温度。：空气的绝对温度。 6 3 3、露（霜）点、露（霜）点 水的水的饱和蒸气压饱和蒸气压随温度的降低而逐渐下降。在同样的随温度的降低而逐渐下降。在同样的 水蒸气压下，温度越低，空气水蒸气压下，温度越低，空气相对湿度相对湿度越大。当空气温越大。当空气温 度下降到某一温度时，空气中的水蒸气压达到度下降到某一温度时，空气中的水蒸

6、气压达到饱和蒸气饱和蒸气 压，压，相对湿度为相对湿度为100RH，空气中的水蒸气将液化而凝空气中的水蒸气将液化而凝 结成结成露珠露珠，该温度该温度 5010203040 -10 0 10 20 30 40 50 温度/ 10%RH 露点/ 90%RH 80%RH 70%RH 60%RH 50%RH 40%RH 20%RH 30%RH 称为称为露点温度露点温度，简称，简称露露 点点。 如果这一温度低于如果这一温度低于0， 水蒸气将结霜水蒸气将结霜，又称为又称为 霜点温度霜点温度。两者统称为。两者统称为 露点。空气中水蒸气压露点。空气中水蒸气压 越小，露点越低，因而越小，露点越低，因而 可用露点表

7、示空气中的可用露点表示空气中的 湿度湿度。 7 二、湿度传感器的主要参数二、湿度传感器的主要参数 1 1、湿度量程、湿度量程 湿度传感器的湿度传感器的感湿范围感湿范围。湿度量程湿度量程用相对湿度用相对湿度(0 100)RH表示，它是湿度传感器工作性能的一项重要表示，它是湿度传感器工作性能的一项重要 指标。指标。 2 2、感湿特征量、感湿特征量相对湿度特性相对湿度特性 每种湿度传感器都有其每种湿度传感器都有其感湿特征量感湿特征量，如电阻、电容，如电阻、电容 等，电阻比较多。等，电阻比较多。 以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，电阻值随以电阻为例，在规定的工作湿度范围内，电阻值随 环境湿度变化的关

8、系特性曲线，简称环境湿度变化的关系特性曲线，简称阻阻- -湿特性湿特性。 湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，称为湿度传感器的电阻值随湿度的增加而增大，称为正正 特性湿敏电阻器特性湿敏电阻器，如，如Fe3O4湿敏电阻器。湿敏电阻器。 阻值随湿度的增加而减小，称为阻值随湿度的增加而减小，称为负特性湿敏电阻器负特性湿敏电阻器， 如如TiO2SnO2陶瓷湿敏电阻器。陶瓷湿敏电阻器。 8 3 3、感湿灵敏度、感湿灵敏度 简称简称灵敏度灵敏度，又，又称称湿度系数湿度系数。在某一相对湿度范。在某一相对湿度范 围内，相对湿度改变围内，相对湿度改变1RH时，湿度传感器时，湿度传感器电参量电参量的的 变化值。

9、变化值。 不同湿度传感器，相对灵敏度的要求不不同湿度传感器，相对灵敏度的要求不 同。同。 对于对于低湿型低湿型或或高湿型高湿型的湿度传感器，它们的量程较的湿度传感器，它们的量程较 窄，灵敏度要求高。窄，灵敏度要求高。 对于全湿型湿度传感器，因为电阻值的动态范围很对于全湿型湿度传感器，因为电阻值的动态范围很 宽，给配制二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要宽，给配制二次仪表带来不利，所以灵敏度的大小要 适当，并非越大越好。适当，并非越大越好。 9 4 4、特征量温度系数、特征量温度系数 阻阻- -湿特性湿特性曲线随曲线随环境温度环境温度而变化。而变化。感湿特征量感湿特征量随环随环 境温度变化越小，

10、环境温度变化所引起的境温度变化越小，环境温度变化所引起的测量误差测量误差越小越小 。 特征量温度系数：特征量温度系数：湿度传感器湿度传感器特征量特征量的相对变化量与的相对变化量与 对应的温度变化量之比。对应的温度变化量之比。 100 1 21 TR RR 100 1 21 TC CC T温度温度25与另一规定环境温度之差；与另一规定环境温度之差； R1( (C1) )温度温度25时湿度传感器的电阻值时湿度传感器的电阻值( (或电容值或电容值) )； R2( (C2) )另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值另一规定环境温度时湿度传感器的电阻值( (或电容值或电容值) )。 电容温度系数电容温度系

11、数(%/)= 电阻温度系数电阻温度系数(%/)= 10 5 5、感湿温度系数、感湿温度系数 在两个规定的温度下，湿度传感器的电阻值在两个规定的温度下，湿度传感器的电阻值(或电容值或电容值) 达到相等时，其对应的相对湿度之差与两个规定的温度达到相等时，其对应的相对湿度之差与两个规定的温度 变化量之比，称为变化量之比，称为感湿温度系数感湿温度系数。 环境温度每变化环境温度每变化1时，所引起的湿度传感器的湿度误差时，所引起的湿度传感器的湿度误差。 T温度温度25与另一规定环境温度之差；与另一规定环境温度之差； H1温度温度25时湿度传感器一电阻值时湿度传感器一电阻值(或电容值或电容值)对应的相对应的

12、相 对湿度值；对湿度值； H2另一规定环境温度下湿度传感器的电阻值另一规定环境温度下湿度传感器的电阻值(或电容值或电容值) 对应的相对湿度。对应的相对湿度。 下图为感湿温度系数示意图。下图为感湿温度系数示意图。 T HH 21 (%RH/)= 11 相对湿度/% H1H2H2 感湿温度系数示意图 相对湿度/% H1H2H2 RC T2 T2 T2 T2 25 25 (a) 电阻型 (b)电容型 12 6 6、响应时间、响应时间 在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感在一定温度下，当相对湿度发生跃变时，湿度传感 器的电参量达到器的电参量达到稳态稳态所需要的时间。所需要的时间。 一般是以一般

13、是以电参量电参量变化整个变化量的变化整个变化量的63(90%)(90%)作为响作为响 应时间，也称时间常数。应时间，也称时间常数。 反映相对湿度发生变化时，反应速度的快慢。单位反映相对湿度发生变化时，反应速度的快慢。单位 是是s。 响应时间分为响应时间分为吸湿响应时间吸湿响应时间和和脱湿响应时间脱湿响应时间。大多。大多 数湿度传感器数湿度传感器脱湿响应时间脱湿响应时间大于大于吸湿响应时间吸湿响应时间，一般以，一般以 脱湿响应时间脱湿响应时间作为响应时间。作为响应时间。 13 7 7、电压特性、电压特性 加直流电会引起感湿体内水分子的加直流电会引起感湿体内水分子的电解电解，使电导率随，使电导率随

14、 时间的增加而下降，用湿度传感器测量湿度时，不能用时间的增加而下降，用湿度传感器测量湿度时，不能用 直流电压，采用交流电压。直流电压，采用交流电压。 右图表示湿度传感器的电右图表示湿度传感器的电 阻与外加交流电压之间的关系。阻与外加交流电压之间的关系。 测试电压小于测试电压小于5V时，电压时，电压 对阻对阻湿特性没有影响。湿特性没有影响。 交流电压大于交流电压大于15V时，由于时，由于 产生产生焦耳热焦耳热，对湿度传感器的，对湿度传感器的 阻阻湿特性产生了较大影响，湿特性产生了较大影响， 因而一般湿度传感的使用电压因而一般湿度传感的使用电压 都小于都小于10V。 Lg R / 012345 6

15、 5 7 8 4 20 100Hz 11% RH 33% RH 75% RH 100% RH U/V 14 电阻频率特性 20 5V 11% RH 33% RH 100% RH Lg f / Hz 012345 6 5 7 8 4 75% RH Lg R / 8 8、频率特性、频率特性 湿度传感器的阻值与湿度传感器的阻值与外加电压频率外加电压频率的关系。的关系。 在高湿时，频率对阻值的影响很小，当低湿高频时，在高湿时，频率对阻值的影响很小，当低湿高频时， 随着频率的增加，阻值下降。对这种湿度传感器，当电随着频率的增加，阻值下降。对这种湿度传感器，当电 压频率小于压频率小于103Hz时，阻值不随

16、电压频率而变化，所以时，阻值不随电压频率而变化，所以 电压频率的上限为电压频率的上限为103Hz。 湿度传感器的电压频率上限由实验确定。直流电压湿度传感器的电压频率上限由实验确定。直流电压 会引起水分子的电解，因此，测试电压频率也不能太低。会引起水分子的电解，因此，测试电压频率也不能太低。 15 三、电解质湿度传感器三、电解质湿度传感器 电解质是以离子形式导电的物质，分为电解质是以离子形式导电的物质，分为固体电解质固体电解质和和 液体电解质液体电解质。若物质溶于水中，在极性水分子作用下，。若物质溶于水中，在极性水分子作用下， 能全部或部分地离解为自由移动的正、负离子，称为液能全部或部分地离解为

17、自由移动的正、负离子，称为液 体电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而体电解质。电解质溶液的电导率与溶液的浓度有关，而 溶液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。溶液的浓度，在一定的温度下又是环境相对湿度的函数。 氯化锂湿度传感器的结构 A B B 钯丝 A 涂有聚苯乙烯薄膜的圆筒 电解质氯化锂湿度传感器最为典型电解质氯化锂湿度传感器最为典型 0306090 0.01 0.1 1 10 R/108 相对湿度/% 1.0 % LiCl 2.2%LiCl 0.5% LiCl 0.25% LiCl PVAC 氯化锂湿度传感器的阻湿特性组合式氯化锂的阻湿特性 030 60 90 0.0

18、1 0.1 1 10 相对湿度/% R/108 把不同感湿范围的单片湿把不同感湿范围的单片湿 度传感器组合起来度传感器组合起来, ,可制成可制成 相对湿度工作量程为相对湿度工作量程为20 90RH的湿度传感器的湿度传感器 16 四、陶瓷湿度传感器四、陶瓷湿度传感器 利用半导体陶瓷材料制成。利用半导体陶瓷材料制成。 优点：优点：测湿范围宽，可实现测湿范围宽，可实现全湿范围全湿范围内的湿度测量；工内的湿度测量；工 作温度高，常温型工作温度在作温度高，常温型工作温度在150150以下，高温型工作温以下，高温型工作温 度可达度可达800800，响应时间较短，精度高，抗污染能力强，响应时间较短，精度高，

19、抗污染能力强， 工艺简单，成本低。工艺简单，成本低。 典型产品是烧结型陶瓷湿敏元件是典型产品是烧结型陶瓷湿敏元件是MgCr2O4TiO2。 此外，还有此外，还有TiO2-V2O5、ZnOLi2OV2O5、ZnCr2O4、 ZrO2MgO、Fe3O4、Ta2O5等。这类湿度传感器的等。这类湿度传感器的感湿感湿 特征量特征量大多数为电阻。除大多数为电阻。除Fe3O4外，都为负特性湿度传外，都为负特性湿度传 感器，即随着环境相对湿度的增加，阻值下降。也有少感器，即随着环境相对湿度的增加，阻值下降。也有少 数陶瓷湿度传感器，它的数陶瓷湿度传感器，它的感湿特性量感湿特性量为电容。为电容。 17 1 1、

20、结构、结构 感湿体是感湿体是MgCr2O4-TiO2系多孔陶瓷。陶瓷的气孔大系多孔陶瓷。陶瓷的气孔大 部分为粒间气孔，气孔直径随部分为粒间气孔，气孔直径随TiO2添加量的增加而增大。添加量的增加而增大。 粒间气孔与颗粒大小无关，粒间气孔与颗粒大小无关， 相当于一种开口毛细管，相当于一种开口毛细管， 容易吸附水分。材料的主晶相是容易吸附水分。材料的主晶相是MgCr2O4相，相，此外，还此外，还 有有TiO2相相等，感湿体是一个多晶多相的混合物。等，感湿体是一个多晶多相的混合物。 陶瓷湿敏元件结构陶瓷湿敏元件结构 18 2 2、主要特性与性能、主要特性与性能 （1 1）电阻一湿度特性）电阻一湿度特

21、性 MgCr2O4TiO2陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性，陶瓷湿度传感器的电阻一湿度特性， 随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按随着相对湿度的增加，电阻值急骤下降，基本按指数规指数规 律律下降。在下降。在单对数的坐标单对数的坐标中，电阻中，电阻湿度特性近似呈线湿度特性近似呈线 性关系。当相对湿度由性关系。当相对湿度由0变为变为100RH时，阻值从时，阻值从108下下 降到降到104，即变化了四个数量级。，即变化了四个数量级。 20406080100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/% R/ 19 （2 2）电阻）电阻温度特性温度特性 在不同的温度环境下，测量陶瓷

22、湿度传感器的电在不同的温度环境下，测量陶瓷湿度传感器的电 阻阻温度温度特性。从图可见，从特性。从图可见，从20到到80各条曲线的变各条曲线的变 化规律基本一致，具有化规律基本一致，具有负温度系数负温度系数，感湿负温度系数为，感湿负温度系数为 0.38RH。如果要求精确的湿度测量，需要对湿。如果要求精确的湿度测量，需要对湿 度传感器进行度传感器进行温度补偿温度补偿。 20406080100 103 104 105 106 107 108 相对湿度/% 20 40 60 80 R/ MgCr2O4-TiO2系湿度传感器的电阻系湿度传感器的电阻温度特性温度特性 20 MgCr2O4-TiO2系湿度传

23、感器的时间响应特性 20 40 60 80 100 0102030 94%RH 50%RH 1%RH 50%RH t /s %RH （3 3）响应时间）响应时间 响应时间特性如图，根据响应时间的规定，从图中响应时间特性如图，根据响应时间的规定，从图中 可知，响应时间小于可知，响应时间小于10s。 21 （4 4）稳定性）稳定性 制成的制成的MgCr2O4-TiO2陶瓷类湿度传感器，需要实验：陶瓷类湿度传感器，需要实验： 高温负荷实验高温负荷实验(大气中，温度大气中，温度150，交流电压，交流电压5V， 时间时间104h)； 高温高湿负荷试验高温高湿负荷试验(湿度大于湿度大于95RH，温度，温度

24、60， 交流电压交流电压5V，时间，时间104h)； 常温常湿试验常温常湿试验湿度湿度(1090)RH，温度，温度(10 40)； 油气循环试验油气循环试验(油蒸气油蒸气加热清洗循环加热清洗循环25万次，交流万次，交流 电压电压5V)。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器。经过以上各种试验，大多数陶瓷湿度传感器 仍能可靠地工作，说明稳定性比较好。仍能可靠地工作，说明稳定性比较好。 22 五、高分子湿度传感器五、高分子湿度传感器 有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其有机高分子材料制成的湿度传感器，主要是利用其 吸湿性与胀缩性。吸湿性与胀缩性。 电容式湿度传感器：电容式湿度传感器：高分子

25、电介质吸湿后，高分子电介质吸湿后，介电常介电常 数数明显改变。明显改变。 电阻式湿度传感器：电阻式湿度传感器：高分子电解质吸湿后，高分子电解质吸湿后，电阻电阻明明 显变化。利用胀缩性高分子显变化。利用胀缩性高分子( (如树脂如树脂) )材料和导电粒子，材料和导电粒子， 在吸湿之后的在吸湿之后的开关特性开关特性，制成结露传感器。，制成结露传感器。 （一）电容式湿度传感器（一）电容式湿度传感器 1 1、结构、结构 高分子薄膜电介质电容式高分子薄膜电介质电容式 湿度传感器的基本结构。湿度传感器的基本结构。 高分子薄膜上部电极 下部电极 23 2 2、感湿机理与性能、感湿机理与性能 电容式高分子湿度传

26、感器，其上部多孔质电容式高分子湿度传感器，其上部多孔质 的金电极可使水分子透过，水的介电系数比较的金电极可使水分子透过，水的介电系数比较 大，室温时约为大，室温时约为79。感湿高分子材料的介电常。感湿高分子材料的介电常 数并不大，当水分子被高分子薄膜吸附时，介数并不大，当水分子被高分子薄膜吸附时，介 电常数发生变化。随着环境湿度的提高，高分电常数发生变化。随着环境湿度的提高，高分 子薄膜吸附的水分子增多，因而湿度传感器的子薄膜吸附的水分子增多，因而湿度传感器的 电容量增加，根据电容的变化测得相对湿度。电容量增加，根据电容的变化测得相对湿度。 24 （2 2）响应特性）响应特性 高分子薄膜可以做

27、得极薄，响应时都很短，一般都小高分子薄膜可以做得极薄，响应时都很短，一般都小 于于5s，有的响应时间仅为，有的响应时间仅为1s。 （3 3）电容一温度特性）电容一温度特性 感湿特性受温度影响非常小，在感湿特性受温度影响非常小，在550范围内范围内,电电 容温度系数约为容温度系数约为0.06RH/ 相对湿度/% 050100 200 250 300 350 电容湿度特性 C/pF （f=1.5MHZ） （1 1）电容）电容湿度特性湿度特性 电容随着环境湿度的增加而增加电容随着环境湿度的增加而增加, , 基本上呈线性关系。当测试频率为基本上呈线性关系。当测试频率为 l.5MHz左右时左右时, ,其

28、输出特性有良好的其输出特性有良好的 线性度。对其它测试频率线性度。对其它测试频率, ,如如1kHz1kHz、 10kHz10kHz，尽管传感器的电容量变化很，尽管传感器的电容量变化很 大，但线性度欠佳。可外接转换电路大，但线性度欠佳。可外接转换电路, , 使电容使电容湿度特性趋于理想直线。湿度特性趋于理想直线。 25 （二）电阻式高分子膜湿度传感器（二）电阻式高分子膜湿度传感器 1、结构 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构。 引线端 感湿膜 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的结构 梳状电极 基片 26 2 2、主要特性、主要特性 （1 1）电阻）电阻湿度特性湿度特性 当环境湿度变化时，传感器在当环境湿度变

29、化时，传感器在吸湿吸湿和和脱湿脱湿两种情况的两种情况的 感湿特性曲线。如图，在整个湿度范围内，传感器均有感湿特性曲线。如图，在整个湿度范围内，传感器均有 感湿特性，其阻值与相对湿度的关系在单对数坐标纸上感湿特性，其阻值与相对湿度的关系在单对数坐标纸上 近似为一直线。吸湿和脱湿时湿度指示的最大误差值为近似为一直线。吸湿和脱湿时湿度指示的最大误差值为 (34)RH。 1K 30405060 708090 吸湿 10K 100K 1M 10M 相对湿度/% R/ 脱湿 3%RH 电阻湿度特性 27 （2 2）温度特性）温度特性 聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度的变化较为明显，聚苯乙烯磺酸锂的电导率随温度

30、的变化较为明显， 具有负温度系数。在具有负温度系数。在( (055)时，温度系数为时，温度系数为( (0.6 1. .0) )RH/。 04020 104 6080100 50 10 102 103 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的湿度特性 25 40 R/ 相对湿度相对湿度/%/% 28 （3 3）其它特性）其它特性 聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的聚苯乙烯磺酸锂湿度传感器的升湿响应时间升湿响应时间比较长，比较长， 降湿响应时间降湿响应时间比较短，响应时间在一分钟之内。比较短，响应时间在一分钟之内。 有良好的稳定性。存储一年后，测量误差不超过有良好的稳定性。存储一年后，

31、测量误差不超过2 RH，可以满足器件稳定性的要求。，可以满足器件稳定性的要求。 缺点缺点：含有机溶液气体的环境下测湿时，器件易损坏；：含有机溶液气体的环境下测湿时，器件易损坏； 不能用于不能用于80以上的高温。以上的高温。 29 六、湿度传感器的测量电路六、湿度传感器的测量电路 （一）检测电路的选择（一）检测电路的选择 1、电源选择 电阻式湿度传感器必须使用电阻式湿度传感器必须使用交流电源交流电源，否则性能会，否则性能会 劣化甚至失效。劣化甚至失效。 电解质湿度传感器的电导是靠离子的移动实现的，电解质湿度传感器的电导是靠离子的移动实现的， 在直流电源作用下，正、负离子必然向电源两极运动，在直流

32、电源作用下，正、负离子必然向电源两极运动， 产生电解作用，使感湿层变薄甚至被破坏；在交流电源产生电解作用，使感湿层变薄甚至被破坏；在交流电源 作用下，正负离子往返运动，不会产生电解作用，感湿作用下，正负离子往返运动，不会产生电解作用，感湿 膜不会被破坏。膜不会被破坏。 交流电源的交流电源的频率选择：频率选择：在不产生正、负离子定向积在不产生正、负离子定向积 累情况下尽可能低一些。在高频情况下，测试引线的容累情况下尽可能低一些。在高频情况下，测试引线的容 抗明显下降，会把湿敏电阻短路。另外，湿敏膜在高频抗明显下降，会把湿敏电阻短路。另外，湿敏膜在高频 下也会产生下也会产生集肤效应集肤效应，阻值发

33、生变化，影响到测湿灵敏，阻值发生变化，影响到测湿灵敏 度和准确性。度和准确性。 30 2 2温度补偿温度补偿 湿度传感器具有正或负的温度系数，其温度系数大湿度传感器具有正或负的温度系数，其温度系数大 小不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。小不一，工作温区有宽有窄。所以要考虑温度补偿问题。 对于半导体陶瓷传感器，其电阻与温度的的关系一对于半导体陶瓷传感器，其电阻与温度的的关系一 般为般为指数函数指数函数关系，通常其温度关系属于关系，通常其温度关系属于NTC型，即型，即 AH T B RRexp 0 H：相对湿度；：相对湿度； T：绝对温度；：绝对温度； R0：在：在T=0相对湿度；相

34、对湿度；H=0时的阻值；时的阻值； A：湿度常数；：湿度常数；B：温度常数。：温度常数。 温度系数温度系数 2 1 T B T R R 湿度系数湿度系数A H R R 1 湿度温度系数湿度温度系数2 AT B T H 湿度系数 温度系数 若传感器的湿度温度系数为若传感器的湿度温度系数为0.07RH/，工作温度，工作温度 差为差为30，测量误差为，测量误差为0.21RH/，则不必考虑温度补，则不必考虑温度补 偿；若湿度温度系数为偿；若湿度温度系数为0.4RH/，则引起，则引起12RH/的的 误差误差, ,必须进行温度补偿。必须进行温度补偿。 31 3 3线性化线性化 湿度传感器的湿度传感器的感湿特征量感湿特征量与相对与相对湿度湿度之间的关系不之间的关系不 是线性的，给湿度的测量、控制和补偿带来了困难。需是线性的，给湿度的测量、控制和补偿带来了困难。需 要通过一种变换使要通过一种变换使感湿特征量感湿特征量与相对与相对湿度湿度之间的关系之间的关系线线 性化性化。下图为湿度传感器测量电路原理框图。下图为湿度传感器测量电路原理框图。 A2 A1A3 A4A5 A6 + + _ _ 湿敏元件 R1 R2 R3 R4R5 R6 RT USC